CN105022047B - 一种激光测距仪使用频率自动记录装置及其控制方法 - Google Patents
一种激光测距仪使用频率自动记录装置及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种激光测距仪使用频率自动记录装置，包括：测量模块中的计时传感器及计数传感器分别电联同步按钮，测量模块通过同步按钮与操作按钮同时工作；系统板，其与传感器相连；以及报警装置，其与系统板相连；监控模块，其与系统板相连；监控模块包括温度传感器及湿度传感器；本发明还公开了一种激光测距仪使用频率自动记录装置的控制方法。本发明能够准确的记录激光测距仪的使用次数、使用频率，超过规定的使用界限后具备报警功能，同时也能够有效的保护激光测距仪，对射手正确操作使用也起到了监督作用。
Description
技术领域
本发明涉及自动记录装置，具体涉及一种激光测距仪使用频率自动记录装置及其控制方法。
背景技术
激光是一种颜色很纯、能量高度集中、方向性很好的光。激光测距仪是利用激光进行测距的一种仪器。它的作用原理是：通过测定激光开始发射到激光从目标反射回来的时间来测定距离。为了发射和接收激光，并进行计时，激光测距仪由激光发射器、接收器、钟频震荡器及距离技术器等组成。激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，因而被广泛运用于战场测量，坦克和火炮对目标测距等。世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的。美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究。1961年第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验，此后激光测距仪就很快进入了实用联合体。
目前国内外装备的火炮重要参数采集都是靠人工观察和手动填写履历本，也就是在火炮训练或射击完毕后由车内人员测量数据并手动记录。现在还没研究出一个装置可以自动时刻测量并记火炮重要参数。
从长远看,坦克各个功能的自动化应用于未来战场已经是必然趋势。只有高效率高质量的完成坦克的各项维护保障工作才能在战场上发挥装备最大效能，所以火炮重要参数采集的研究是未来装备使用和保障发展的必然需要。而激光测距仪使用频率自动记录装置研究是为了更好的完善装备使用和保障的需要。
发明内容
本发明设计开发了一种激光测距仪使用频率自动记录装置及其控制方法，目的是解决现有技术存在的诸多问题，本发明能够准确的记录激光测距仪的使用次数、使用频率，超过规定的使用界限后具备报警功能，同时系统板能够根据环境调节报警规定的条件，从而能够有效的保护激光测距仪的同时，对射手正确操作使用也起到了监督作用。
本发明提供的技术方案为：
一种激光测距仪使用频率自动记录装置，包括：
测量模块，其包括计时传感器及计数传感器，所述计时传感器及所述计数传感器分别电联同步按钮，所述同步按钮安装在激光测距仪操作按钮表面，当操作按钮启动时，所述测量模块通过所述同步按钮与所述操作按钮同时工作；
系统板，其与所述传感器相连，所述系统板能够用来自动记录激光测距仪使用频率，同时结算使用次数及频率；以及
报警装置，其与所述系统板相连；
监控模块，其与所述系统板相连；所述监控模块包括温度传感器及湿度传感器。
优选的是，还包括：电源模块，其为三端集成稳压电源应用电路。
优选的是，还包括：运行模式选择模块，其与所述监控模块相连；所述运行模式选择模块分为日间运行模式及夜间运行模式。
优选的是，所述系统板为单片机；所述报警装置为蜂鸣器，其由所述单片机控制。
优选的是，还包括：显示模块，其与所述系统板相连，所述显示模块用于显示所述系统板的解算结果。
优选的是，还包括；存储终端，其与所述系统板相连。
一种激光测距仪使用频率自动记录装置的控制方法，使用所述的激光测距仪使用频率自动记录装置进行操作，包括如下步骤：
步骤一：选择运行模式，初始化所述显示模块、初始化所述计时传感器，清除所述计数传感器中的计数值；
步骤二：所述系统版读出所述计数传感器中的计数值，计算得出频率；
步骤三：当满足以下三种条件中任意一种时，所述报警装置进行报警：
(1)连续两次操作间隔小于t1；
(2)连续两次操作间隔大于t2；
(3)在t3时间内，频率大于f；
其中，当选择模式为日间模式时，t2调节方式为
当选择模式为夜间模式时，t2修正为t2′，调节方式为t2′＝D×ln(t2)+E；
其中,a0,b0,A1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3为常数；T为所述温度传感器所监测温度；RH为所述湿度传感器所监测相对湿度；其中，D,E为常数。
优选的是，所述计时传感器及计数传感器t0时间内自动测量记录一次后自动清零，重新开始下一次测量记录，重复循环。
优选的是，所述步骤二计算频率方式为，根据公式求出激光测距仪的使用频率；其中，f0为激光测距仪的使用频率，t3为所述系统板计算的间隔时间，S为所述测量装置中计数传感器的计数值。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1、能够准确显示激光测距仪使用频率，同时对使用频率自动加以记录，并且当激光测距仪使用频率违反规定时，报警装置能够报警；同时，系统板也能够根据环境调节报警规定的条件，使报警方式更准确；
2、用激光测距仪使用频率自动记录装置可以了解炮手操作激光测距仪是否正确，判断激光测距仪的工作状况，可以更好的保护激光测距仪；
3、采用计时传感器及计数传感器的方式，其具有电路简单、操作方便、响应速度快、测量精度高、体积小安装方便、易于采集信号、价格低廉等特点；利用机械按钮来获取信号是直接式的获取信号，且环境对计时传感器及计数传感器的工作影响较小，有利于提高测量的可行性和装置工作的稳定性；
4、显示模块采用简单实用的四位共阳数码管显示屏，四位共阳数码管能显示四个数字，且价格低廉、结构简单、技术要求较低、技术成熟，适合在复杂工业环境中使用；在装备内，尤其是行进射击期间环境极其复杂，干扰多，震动大，此设计能够适应这样的复杂环境；
附图说明
图1为本发明所述的一种实施例的装置连接示意图。
图2为本发明所述的一种实施例的装置连接示意图。
图3为本发明所述的分压电路的电路图。
图4为本发明所述的电源装置的电路原理图。
图5为本发明所述的一种实施例的装置连接示意图。
图6为本发明所述的STC89C51单片机电路图。
图7为本发明所述的STC89C51单片机引脚图。
图8为本发明所述的时钟信号的电路图。
图9为本发明所述的复位电路的电路图。
图10为本发明所述的一种主控制方法流程图。
图11为本发明所述的一种主控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供一种激光测距仪使用频率自动记录装置，包括测量装置110，系统板140，监控装置150，显示装置160及报警装置170五部分；
测量装置110包括计时传感器112及计数传感器113，以激光测距仪的操作按钮120作为获取信号的对象，在激光测距仪操作按钮120表面安装同步按钮111，当炮手进行操作时，操作按钮120开始工作，测量装置110通过同步按钮111与操作按钮120同步启动，使记录装置与激光测距仪同步开始工作；火炮激光测距仪使用频率自动记录装置要获取炮手操作激光测距仪的频率，将操作时的压力信号转化为电信号，最简单的方法就是选择合适的传感器，将按压激光测距仪按钮的压力信号转化为电信号，记录数据并显示时间和次数，以此为出发点，采用计时传感器112及计数传感器113获取信号，先将人工操作动能转化为按钮上的机械能，触发开关将信号转化为电信号，同时系统板140中的时钟信号开始计时，将数据传输进行后续处理；系统板140与测量装置110相连，系统板140能够用来自动记录激光测距仪使用频率，同时结算使用次数及频率；监控装置150包括温度传感器151及湿度传感器152，监控装置150通过温度传感器151能够监测测试温度，同时将温度数据传输到系统板140中，监控装置150也能够通过湿度传感器152能够监测测试湿度，同时将湿度数据传输到系统板140中，使系统板140中设置的报警规定能够根据温度及湿度进行调节，从而使报警启动更准确，同时训练效果更好；显示装置160与系统板140相连，显示装置160用于显示系统板140的结算结果；报警装置170与系统板140相连，系统板140能够设置超出激光测距仪规范操作的报警规定，超过这个规定系统板140就会启动报警装置170进行报警。
如图2、图3、图4所示，在另一种实施例中，还包括：电源装置130，测量装置110连接电源装置130后再连接系统板140，电源装置130是本实施例运行需要的供电系统，使用到的主电源是来自装备里的24V电压电源，经过分压电路的处理接出一个12V的电压；再用L7805CV为主的电路将12V电压转换+5V电压，这是一个三端集成稳压电源应用电路，电源电压经分压后得到的+12V电压，在输出端即可得到稳定的输出电压+5V；同时，为了改善纹波电压，在输入端接入电容C0，其值为100uF，同时，也在输出端上接入电容C0，其值为100uF，以改善负载的瞬态响应；以防输出电压过高，所以在输入端和输出端之间跨接一个保护二极管V2(IN4007)，其具体作用是在输入端短路时使输入端和地之间的电容C0通过二极管放电，以保护集成稳压器内部调整管电源电。
如图2所示，在另一种实施例中，还包括：运行模式选择装置180，其与监控装置150相连，运行模式选择装置180分为日间运行模式及夜间运行模式，通过在记录装置开始运行时，选择合适的运行模式，能够对系统板140的报警规定的调节方式进行有效的修正，使本记录装置能够更合理的运用在不同的模式下。
如图5、图6、图7所示，在另一种实施例中，系统板140为STC89C51单片机，与其他的单片机相比，STC89C51有其独特的特点：首先STC89C51是一个低功耗高性能单片机，有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口；其次内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口；同时STC89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程；其内含8K Bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本；
I/O端口的编程实际上就是根据应用电路的具体功能和要求对I/O寄存器进行编程，具体步骤如下：1、根据实际电路的要求，选择要使用哪些I/O端口，用EQU伪指令定义其相应的寄存器；2、初始化端口的数据输出寄存器，应避免端口作为输出时的开始阶段出现不确定状态，影响外围电路正常工作；3.、根据外围电路功能，确定I/O端口的方向，初始化端口的数据方向寄存器。对于用作输入的端口可以不考虑方向初始化，因为I/O的复位缺省值为输入；4、用作输入的I/O管脚，如需上拉，再通过输入上拉使能寄存器为其内部配置上拉电阻；5、最后对I/O端口进行输出(写数据输出寄存器)和输入(读端口)编程，完成对外围电路的相应功能；
同时，当炮手操作激光测距仪后，单片机141通过不停的检测INT1引脚，当INT1引脚的由低电平变为高电平时就认为一次操作已经完成，计数传感器113所计的数据就是射手操作过程中按压激光测距仪按钮的次数。
如图8所示，在另一种实施例中，系统板140中的时钟信号电路引脚是X1和X2，为了产生时钟信号，在STC89C51内部设置了一个反相放大器，XTAL1是片内振荡器反相放大器的输入端，XTAL2是片内振荡器反相放大器的输出端，也是内部时钟发生器的输入端；当使用自激振荡方式时，XTAL1和XTAL2外接石英晶振，使内部振荡器按照石英晶振的频率振荡，就产生时钟信号，本实施例中使用的石英晶振频率为12MHZ。
如图9所示，在另一种实施例中，系统板140设置有复位功能，复位电路中，复位功能的引脚是RST9脚，在振荡器运行时，有两个机器周期(24个振荡周期)以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位；复位后P3口均置1引脚表现为高电平，计数器全部清零；当复位脚由高电平变为低电平时，复位电路停止工作。
在另一种实施例中，显示装置160采用简单实用的0.36寸四位共阳数码管显示屏；四位共阳数码管其基本单元是发光二极管组成，对于显示简易的数字比较适合，四位共阳数码管能显示四个数字，且价格低廉、结构简单、技术要求较低、技术成熟，适合在复杂工业环境中使用。
如图5所示，在另一种实施例中，报警装置170为蜂鸣器，其主要由单片机141的P3.5口控制，当炮手操作激光测距仪频率违反规定的时候，单片机141的P3.5口输出低电平，从而驱动告警指示灯变亮同时蜂鸣器响起“嘀”声。
如图2所示，在另一种实施例中，还包括：存储终端190，其与系统板140相连，能够通过存储终端190存储记录系统板140的测试数据；作为一种优选，存储终端190为计算机。
一种激光测距仪使用频率自动记录装置的控制方法，控制方法是装置正常运行的必备手段，系统软件设计采用模块化设计，主要包括主控制方法、T0中断服务控制方法、外部中断服务控制方法、记数计算控制方法、数码管显示控制方法等；主控制方法首先是对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时计数器模式；置位总中断允许位EA并给显示端口P0到P7清0；然后接收计数按钮传回来的电信号，马上开启中断0，避免两次连续操在开启中断的时间空挡内，造成漏计数的现象；开启中断计时传感器计时防止两次操作间的时间间隔大于等于t1秒；测出距离后结果将以十进制BCD码方式送往四位共阳数码管，显示至下一次操作完成；
如图10所示，一种控制方法具体操作方式包括如下步骤：
S210：初始化显示装置160、初始化测量装置110中的计时传感器112部分，清除计数传感器113部分中的计数值；
S220：同步按钮111传输电信号；
S230：立刻置INT0为1，启动系统板140中的时钟信号，等待电信号；
S240：回波信号到达，系统板140中的时钟信号计算间隔时间；
S250：系统板140读出测量装置110中的计数传感器113的计数值；
S260：系统板140将计数值进行计算后得出的频率；
S270、S271、S272、S273：当满足以下三种条件中任意一种时，报警装置170进行报警：
(1)连续两次操作间隔小于t1；
(2)连续两次操作间隔大于t2；
(3)在t3时间内，频率大于f；
当报警装置170报警后，启动复位功能；
其中，t2调节方式为
当能够顺利得出频率后，显示在显示装置160上；
其中,a0,b0,A1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3为常数；T为温度传感器151所监测温度，单位为℃；RH为湿度传感器152所监测相对湿度；
在本实施例中，t1＝3,t3＝30，单位s，f＝10；a0＝2.95,b0＝0.58，A1＝0.000009,A2＝0.00024,A3＝0.00032,B1＝0.0058,B2＝0.0094,B3＝0.0088,C1＝0.1741,C2＝0.2216,C3＝0.2863。
如图11所示，一种控制方法具体操作方式包括如下步骤：
S210：通过运行模式选择装置180选择运行模式，初始化显示装置160、初始化测量装置110中的计时传感器112部分，清除计数传感器113部分中的计数值；
S220：同步按钮111传输电信号；
S230：立刻置INT0为1，启动系统板140中的时钟信号，等待电信号；
S240：回波信号到达，系统板140中的时钟信号计算间隔时间；
S250：系统板140读出测量装置110中的计数传感器113的计数值；
S260：系统板140将计数值进行计算后得出的频率；
S270、S271、S272、S273：当满足以下三种条件中任意一种时，报警装置170进行报警：
(1)连续两次操作间隔小于t1；
(2)连续两次操作间隔大于t2；
(3)在t3时间内，频率大于f；
当报警装置170报警后，启动复位功能；
其中，当通过运行模式选择装置180选择模式为日间模式时，t2调节方式为
当通过运行模式选择装置180选择模式为夜间模式时，t2修正为t2′，调节方式为t2′＝D×ln(t2)+E；
当能够顺利得出频率后，显示在显示装置160上；
其中,a0,b0,A1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3为常数；T为温度传感器151所监测温度，单位为℃；RH为湿度传感器152所监测相对湿度；其中，D,E为常数。
在本实施例中，t1＝3,t3＝30，单位s，f＝10；a0＝2.95,b0＝0.58，A1＝0.000009,A2＝0.00024,A3＝0.00032,B1＝0.0058,B2＝0.0094,B3＝0.0088,C1＝0.1741,C2＝0.2216,C3＝0.2863,D＝0.1962,E＝0.562。
在另一种实施例中，计时传感器112及计数传感器113在t0时间内自动测量记录一次后自动清零，重新开始下一次测量记录，重复循环；在本实施例中，t0＝30，单位s。
如图10、图11所示，在另一种实施例中，控制方法中系统板140处理数据S260中计算频率方式为，根据公式求出激光测距仪的使用频率；其中，f0为激光测距仪的使用频率，t3为系统板141计算的间隔时间，S为测量装置110中的计数传感器113的计数值。
在另一种实施例中，控制方法采用C语言编写，从而有利于控制方法结构化和兼容。
如图5及图10所示，本发明一种工作形式如下：
在炮手操作激光测距仪时，激光测距仪使用频率自动记录装置的同步按钮111随着激光测距仪操作按钮120运动，测量装置110中的计数传感器113将机械信号转换成电信号传输给单片机141的同时，计时传感器112运行记录时间；电信号传输到单片机141后计数一次，同时单片机141的时钟信号检测下一次电信号到来的时间间隔是否大于或等于3秒，同时检测在30秒循环的时间内总次数是否大于10次；根据时间与操作次数即可得到炮手的操作频率；如果超过使用规定，单片机141启动报警装置170进行报警，测量装置110在运行30秒自动测量记录一次后，测量装置110中的计时传感器112及计数传感器113自动清零，重新开始下一次测量记录，重复循环。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种激光测距仪使用频率自动记录装置，其特征在于，包括：
测量模块，其包括计时传感器及计数传感器，所述计时传感器及所述计数传感器分别电联同步按钮，所述同步按钮安装在激光测距仪操作按钮表面，当操作按钮启动时，所述测量模块通过所述同步按钮与所述操作按钮同时工作；
系统板，其与所述计时传感器及所述计数传感器相连，所述系统板能够用来自动记录激光测距仪使用频率，同时结算使用次数及频率；以及
报警装置，其与所述系统板相连；
监控模块，其与所述系统板相连；所述监控模块包括温度传感器及湿度传感器；
显示模块，其与所述系统板相连，所述显示模块用于显示所述系统板的解算结果；显示模块采用0.36寸四位共阳数码管显示屏。
2.如权利要求1所述的激光测距仪使用频率自动记录装置，其特征在于，还包括：电源模块，其为三端集成稳压电源应用电路。
3.如权利要求2所述的激光测距仪使用频率自动记录装置，其特征在于，还包括：运行模式选择模块，其与所述监控模块相连；所述运行模式选择模块分为日间运行模式及夜间运行模式。
4.如权利要求3所述的激光测距仪使用频率自动记录装置，其特征在于，所述系统板为单片机；所述报警装置为蜂鸣器，其由所述单片机控制。
5.如权利要求4所述的激光测距仪使用频率自动记录装置，其特征在于，还包括；存储终端，其与所述系统板相连。
6.一种激光测距仪使用频率自动记录装置的控制方法，其特征在于，使用如权利要求5所述的激光测距仪使用频率自动记录装置进行操作，包括如下步骤：
步骤一：选择运行模式，初始化所述显示模块、初始化所述计时传感器，清除所述计数传感器中的计数值；
步骤二：所述系统板读出所述计数传感器中的计数值，计算得出频率；
步骤三：当满足以下三种条件中任意一种时，所述报警装置进行报警：
(1)连续两次操作间隔小于t1；
(2)连续两次操作间隔大于t2；
(3)在t3时间内，频率大于f；
其中，当选择模式为日间模式时，t2调节方式为
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当选择模式为夜间模式时，t2修正为t2′，调节方式为t2′＝D×ln(t2)+E；
其中,a0,b0,A1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3为常数；T为所述温度传感器所监测温度；RH为所述湿度传感器所监测相对湿度；其中，D,E为常数。
7.如权利要求6所述的激光测距仪使用频率自动记录装置的控制方法，其特征在于，所述计时传感器及计数传感器t0时间内自动测量记录一次后自动清零，重新开始下一次测量记录，重复循环。
8.如权利要求7所述的激光测距仪使用频率自动记录装置的控制方法，其特征在于，所述步骤二计算频率方式为，根据公式求出激光测距仪的使用频率；其中，f0为激光测距仪的使用频率，t3为所述系统板计算的间隔时间，S为所述测量模块中计数传感器的计数值。
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